Une équipe de chercheurs de l’université du Colorado a mis au point une nouvelle stratégie pour transformer les images médicales, telles que les tomodensitogrammes ou les IRM, en modèles 3D incroyablement détaillés sur ordinateur. Cette avancée marque une étape importante vers l’impression de représentations réalistes de l’anatomie humaine, que les professionnels de la santé pourront manipuler dans le monde réel.
Cette évolution découle d’une seule observation : Les chirurgiens utilisent depuis longtemps des outils d’imagerie pour planifier leurs interventions avant d’entrer dans la salle d’opération. Mais il est impossible de toucher un scanner IRM, explique Robert MacCurdy, professeur adjoint au département d’ingénierie mécanique Paul M. Rady de CU Boulder.
Son équipe veut remédier à cette situation en offrant aux médecins un nouveau moyen d’imprimer des modèles réalistes et saisissables des différentes parties du corps de leurs patients, jusqu’aux détails de leurs minuscules vaisseaux sanguins – en d’autres termes, un modèle de votre propre rein entièrement fabriqué à partir de polymères souples et flexibles.
La dernière étude rapproche l’équipe de cet objectif. Dans cette étude, MacCurdy – auteur principal du nouvel article – et ses collègues exposent une méthode permettant d’utiliser les données de scannage pour élaborer des cartes d’organes composées de milliards de pixels volumétriques, ou « voxels » – comme les pixels qui composent une photographie numérique, mais en trois dimensions.
Les chercheurs étudient actuellement comment ils peuvent utiliser des imprimantes 3D pour transformer ces cartes en modèles physiques plus précis que ceux disponibles avec les outils existants.
La complexité des organes humains
Les organes humains sont complexes – ils sont constitués de réseaux de tissus, de vaisseaux sanguins, de nerfs et autres, qui ont tous leur propre texture et leurs propres couleurs. À l’heure actuelle, les professionnels de la santé tentent de capturer ces structures à l’aide de la cartographie de « surface limite », qui représente essentiellement un objet comme une série de surfaces.
« Pensez aux méthodes existantes comme si vous représentiez une orange entière en ne considérant que la peau extérieure de l’orange« , a déclaré MacCurdy. « Vu de cette façon, l’orange entière est une pelure« . La méthode de son équipe, en revanche, ne s’intéresse qu’aux entrailles juteuses.
L’approche commence par un fichier DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), les données 3D standard produites par les scanners CT et IRM. À l’aide d’un logiciel personnalisé, MacCurdy et ses collègues convertissent ces informations en voxels, c’est-à-dire qu’ils découpent un organe en petits cubes dont le volume est bien plus petit qu’une goutte d’eau typique.
Et, selon MacCurdy, le groupe peut faire tout cela sans perdre aucune information sur les organes dans le processus, ce qui est impossible avec les méthodes de cartographie existantes.
Pour tester ces outils, l’équipe a pris les données réelles d’un cœur, d’un rein et d’un cerveau humains, puis a créé une carte pour chacune de ces structures. Les cartes obtenues étaient suffisamment détaillées pour permettre, par exemple, de distinguer l’intérieur charnu du rein, ou médulla, de sa couche extérieure, ou cortex, qui sont tous deux roses à l’œil humain.
« Les chirurgiens sont constamment en contact et en interaction avec les tissus« , a déclaré MacCurdy. « Nous voulons donc leur donner des modèles à la fois visuels et tactiles, aussi représentatifs que possible de ce à quoi ils vont être confrontés. »
Le projet, qui est dirigé par MacCurdy et Nicholas Jacobson de CU Anschutz, est financé par AB Nexus, un programme de subventions qui vise à stimuler de nouvelles collaborations entre les deux campus du Colorado. L’article complet a été publié en décembre dans la revue 3D Printing and Additive Manufacturing.
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